DE102006004419A1 - Kühlkonstruktion eines Wärme erzeugenden Elements - Google Patents

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Yoshimitsu Kariya Inoue
Masamichi Kariya Makihara
Takashi Kariya Yamanaka
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Denso Corp
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Abstract

Eine Kühlkonstruktion enthält mehrere plattenförmige, Wärme erzeugende Elemente (16, 19-21) wie beispielsweise Batterieteile (16), Gleichspannungswandler (19, 20) und ein elektrisches Element (z. B. Relais 21). In der Kühlkonstruktion sind die Wärme erzeugenden Elemente in einer Plattendickenrichtung so angeordnet, dass sie vorbestimmte Abstände zum Bilden von Fluidkanälen (24, 27, 32) haben, die jeweils zwischen benachbarten Wärme erzeugenden Elementen vorgesehen sind, und die Fluidkanäle sind so vorgesehen, dass sie ein Fluid zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente passieren lassen. Demgemäß können alle Wärme erzeugenden Elemente effektiv gekühlt werden, während die Kühlkonstruktion kompakt gemacht werden kann.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkonstruktion, welche mehrere Wärme erzeugende Elemente effektiv und gemeinsam kühlt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In einem Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, das in der JP-A-2002-84604 beschrieben ist, ist ein Kühllüfter einer Batterie vorgesehen, um ein elektrisches Bauteil und eine elektronische Steuereinheit zu kühlen. Insbesondere ist der Kühllüfter in einem Kühlluftkanal zum Kühlen der Batterie vorgesehen, und ein elektrischer Detektor und die elektronische Steuereinheit sind in dem Kühlluftkanal angeordnet, um durch die von dem Kühllüfter geblasene Luft gekühlt zu werden. Hierbei ist der elektrische Detektor zum Erfassen eines Batterielade/entladestroms angeordnet, und die elektronische Steuereinheit hat einen Mikrocomputer zum Berechnen einer Batterierestkapazität.
  • In diesem Batteriesystem sind jedoch die Geräte wie beispielsweise die Batterie, das elektrische Bauteil und die elektronische Steuereinheit in dem Kühlluftkanal einfach als Block angeordnet. In diesem Fall ist eine Wärmeübertragungsfläche zwischen diesen Geräte und der Kühlluft klein. Deshalb ist eine Kühlleistung pro Volumen vermindert. Außerdem sind verschiedene Geräte mit unterschiedlichen Größe einfach in den Kühlluftkanal gesetzt, die Größe der Batteriesystems wird größer.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In Anbetracht der oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlkonstruktion vorzusehen, welche kompakt gemacht werden kann, während sie gemeinsam und effektiv mehrere Wärme erzeugende Elemente kühlt.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlkonstruktion vorzusehen, welche effektiv erste Wärme erzeugende Elemente, die bei einer Tempe ratur niedriger als eine erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, und zweite Wärme erzeugende Elemente, die bei einer Temperatur niedriger als eine zweite Steuertemperatur höher als die erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, unter Verwendung eines Fluids kühlt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kühlkonstruktion mehrere Wärme erzeugende Elemente, die jeweils eine Plattenform besitzen, und die Wärme erzeugenden Elemente sind in einer Plattendickenrichtung so angeordnet, dass sie bestimmte Räume zum Bilden von Fluidkanälen haben, die jeweils zwischen benachbarten Wärme erzeugenden Elementen vorgesehen sind. Außerdem sind die Fluidkanäle so vorgesehen, dass ein Fluid zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente hindurch strömen kann.
  • Weil jedes der Wärme erzeugenden Elemente eine Plattenform besitzt, kann eine Wärmeübertragungsfläche je Volumen der Wärme erzeugende Elemente größer gemacht werden. Außerdem können, weil die Wärme erzeugenden Elemente so angeordnet sind, dass sie die Fluidkanäle zwischen benachbarten Wärme erzeugenden Elementen bilden, die Wärme erzeugenden Elemente und die Fluidkanäle effektiv in einem kompakten Raum vorgesehen werden. Als Ergebnis können die Wärme erzeugenden Elemente effektiv und gemeinsam gekühlt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kühlkonstruktion mehrere Wärme erzeugende Elemente, die jeweils eine Plattenform besitzen, und mehrere Wärmetauschplattenelemente, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Aufnahmeräume zum Aufnehmen der Wärme erzeugenden Elemente und mehrere Fluidkanäle, durch welche ein Fluid strömt, haben. In der Kühlkonstruktion sind die Wärme erzeugenden Elemente in den Aufnahmeräumen angeordnet, um durch das durch die Fluidkanäle von zwei Seiten jedes Wärme erzeugenden Elements strömende Fluid durch die Wärmetauschplattenelemente gekühlt zu werden. Demgemäß kann jedes der Wärme erzeugenden Elemente effektiv durch die Wärmetauschplattenelemente gekühlt werden.
  • Zum Beispiel kann ein elektrisches Isolierelement zwischen zwei benachbarten Elementen der Wärme erzeugenden Elemente und der Wärmetauschplattenelemente eingefügt werden, wenn die Wärme erzeugenden Elemente elektrische Element sind. Außerdem kann ein Federelement so angeordnet werden, dass es eine Druckkraft in einer Richtung zum Druckkontakt der Wärme erzeugenden Elemente und der Wärmetauschplattenelemente miteinander erzeugt.
  • In der Kühlkonstruktion können die Wärme erzeugenden Elemente in einem Gehäuse aufgenommen werden, um so eine Einheit zu bilden. Außerdem können die Wärme erzeugenden Elemente mit wenigstens einem ersten und einem zweiten unterschiedlichen Wärme erzeugenden Element versehen sein, welche etwa gleiche Plattenoberflächen haben.
  • Alternativ enthalten die Wärme erzeugenden Elemente wenigstens ein erstes Wärme erzeugendes Element, das bei einer Temperatur niedriger als eine erste Steuertemperatur betrieben werden soll, und ein zweites Wärme erzeugendes Element, das bei einer Temperatur niedriger als eine zweite Steuertemperatur höher als die erste Steuertemperatur betrieben werden soll. In diesem Fall kann anstelle eines der Wärme erzeugenden Elemente ein Wärmeisolierelement zwischen dem ersten Wärme erzeugenden Element und dem zweiten Wärme erzeugenden Element angeordnet sein. Außerdem kann das zweite Wärme erzeugende Element in einer Strömungsrichtung des Fluids stromab des ersten Wärme erzeugenden Elements angeordnet sein. In diesem Fall können das erste und das zweite Wärme erzeugende Element effektiv gekühlt werden.
  • Außerdem können die Wärme erzeugenden Elemente mehrere erste Wärme erzeugende Elemente, die niedriger als eine erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, und mehrere zweite Wärme erzeugende Elemente, die niedriger als eine zweite Steuertemperatur höher als die erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, enthalten. In diesem Fall kann eine Anzahl der Fluidkanäle zwischen den ersten Wärme erzeugenden Elementen größer als eine Anzahl der Fluidkanäle zwischen den zweiten Wärme erzeugenden Elementen gemacht werden. Außerdem kann eine Fluidratenänderungseinrichtung zum Einstellen einer Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in den Fluidkanälen zwischen den zweiten Wärme erzeugenden Elementen höher als eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in den Fluidkanälen zwischen den ersten Wärme erzeugenden Elementen vorgesehen sein.
  • Alternativ kann eine Gesamtkanalquerschnittsfläche der Fluidkanäle zwischen den zweiten Wärme erzeugenden Elementen kleiner als eine Gesamtkanalquerschnittsfläche der Fluidkanäle zwischen den ersten Wärme erzeugenden Elementen gemacht sein. Demgemäß können die ersten und die zweiten Wärme erzeugenden Elemente beide effektiv gekühlt werden.
  • In der Kühlkonstruktion kann das erste Wärme erzeugende Element ein Batterieteil sein, das zweite Wärme erzeugendes Element kann ein Gleichspannungswandler sein, und das Fluid kann Wasser oder Luft sein. Zum Beispiel kann die Kühlkonstruktion mit wenigstens einem Element eines in einem Wasserkreislauf angeordneten Kühlers zum Kühlen des zum Fluidkanal strömenden Wassers durch einen Wärmeaustausch mit Luft und eines Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers zum Kühlen von zu den Fluidkanälen strömendem Wasser durch einen Wärmeaustausch mit einem Kältemittel in einem Kühlkreis sein.
  • Eine Einheit mit einem Gehäuse zum Aufnehmen der Wärme erzeugenden Elemente kann unter einem Sitz eines Fahrzeugs positioniert sein, oder ein Kühler kann angeordnet sein, um den Sitz des Fahrzeugs mittels Wassers aus dem Fluidkanälen als Wärmequelle zu heizen.
  • Außerdem kann eine Kanalschalteinrichtung zum Schalten der Fluidkanäle derart, dass durch die ersten Wärme erzeugenden Elemente und die zweiten Wärme erzeugenden Elemente auf eine bestimmte Temperatur geheiztes Wasser in einen Motorkühlwasserkreis zum Kühlen eines Fahrzeugsmotors strömt, vorgesehen sein. Alternativ kann eine Kanalschalteinrichtung zum Schalten von Fluidkanälen derart, dass durch das zweite Wärme erzeugende Element geheiztes Wasser direkt zu dem ersten Wärme erzeugenden Element zurückkehrt, vorgesehen sein.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines gesamten Systems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Schnittansicht eines Teils eines Wärmetauschabschnitts einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Befestigungskonstruktion der Kühleinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 4 eine Schnittansicht eines Wärmetauschteils einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Schnittansicht eines Wärmetauschabschnitts einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschabschnitts einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7A eine Schnittansicht eines Teils eines Wärmetauschabschnitts zur Erläuterung eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 7B eine Schnittansicht eines Teils des Wärmetauschabschnitts des fünften Ausführungsbeispiels;
  • 8 eine schematische Schnittansicht einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine schematische Darstellung eines Kühlwasserkreises einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine schematische Darstellung eines Kühlwasserkreises einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine schematische Darstellung eines Kühlwasserkreises einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine schematische Darstellung eines Kühlwasserkreises einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine schematische Darstellung eines Kühlwasserkreises einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 14 eine schematische Darstellung eines Kühlwasserkreises einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 15 eine schematische Darstellung eines Kühlwasserkreises einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 16 eine schematische Darstellung einer Befestigungskonstruktion einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 17 eine schematische Darstellung eines gesamten Systems gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 18 eine schematische Darstellung einer Befestigungskonstruktion einer Kühleinheit zum Kühlen von Wärme erzeugenden Elementen gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 19 eine schematische Darstellung eines gesamten Systems gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines gesamten Systems des ersten Ausführungsbeispiels. In diesem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung typischerweise auf ein Hybridfahrzeug angewendet, das durch einen Motor (Verbrennungsmotor) 1 und einen Elektromotor (nicht dargestellt) als Antriebsquellen angetrieben wird.
  • Das System des ersten Ausführungsbeispiels ist aus einem Kühlwasserkreis A eines Motors 1, einem Kühlkreis B für eine Fahrzeug-Klimaanlage, und einem Kühlwasserkreis C für Wärme erzeugende Elemente aufgebaut.
  • Der Kühlwasserkreis A des Motors 1 hat eine allgemein bekannte Konstruktion. Eine Wasserpumpe (W/P) 2, die durch den Motor 1 angetrieben und gedreht wird, ist in dem Kühlwasserkreis A so angeordnet, dass sie ein Kühlwasser in dem Kühlwasserkreis A durch den Betrieb der Wasserpumpe 2 zirkuliert.
  • Ein Thermostat (T/S) 3 ist auf einer Saugseite der Wasserpumpe 2 angeordnet und wird als ein thermisch reagierendes Ventil benutzt, das entsprechend einer Kühlwassertemperatur funktioniert. Ein Kühler 4 und ein Bypasskanal 5 sind parallel auf einer Kühlwasserauslassseite des Motors 1 angeordnet. Außerdem ist ein Heizkern 6 zum Heizen von in einen Fahrgastraum zu blasender Luft mittels des Motorkühlwassers (heißes Wasser) als Heizquelle zwischen der Kühlwasserauslassseite des Motors 1 und der Saugseite der Wasserpumpe 2 angeordnet.
  • Ein Ventilkörper des Thermostats 3 wird entsprechend einer Volumenveränderung verschoben, die sich basierend auf der Temperatur eines Thermowachses (Temperaturmesselement) verändert, um so einen Kühlwasserkanal auf der Seite des Kühlers 4 zu öffnen und zu schließen. Wenn zum Beispiel die Kühlwassertemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur (z.B. etwa 80°C) gestiegen ist, öffnet das Thermostat 3 einen Kühlwasserkanal auf einer Auslassseite des Kühlers 4, sodass das Motorkühlwasser in dem Kühler 4 gekühlt wird.
  • Der Kühlkreis 8 enthält einen Kompressor 7 zum Komprimieren eines Kältemittels, einen Kondensator 8 zum Kühlen des von dem Kompressor 7 ausgegebenen Kältemittels, eine Dekompressionseinheit 9 wie beispielsweise ein Expansionsventil zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kondensator 8 und einen Verdampfapparat 10, in dem das in der Dekompressionseinheit 9 dekomprimierte Kältemittel durch Absorbieren von Wärme aus der in den Fahrgastraum zu blasenden Luft verdampft wird. Zum Beispiel ist der Kompressor 7 ein elektrischer Kompressor, der durch einen Elektromotor angetrieben und gedreht wird, oder ein durch den Motor 1 angetriebener und gedrehter Kompressor.
  • Der Verdampfapparat 10 und der Heizkern 6 sind in einem Luftkanal einer Innenklimaeinheit 11 für die Fahrzeug-Klimaanlage angeordnet und führen einen Wärmeaustausch mit der durch ein elektrisches Gebläse 12 geblasenen Luft durch.
  • In dem Kühlwasserkreis C für die Wärme erzeugenden Elemente ist ein Kühler 13 angeordnet. Der Kühler 13 für die Wärme erzeugenden Elemente ist in einem Luftstrom des Kondensators 8 des Kühlkreises B an einem stromaufwärtigen Abschnitt angeordnet, und der Kühler 4 für den Motor ist im Luftstrom des Kondensators 8 an einem stromabwärtigen Abschnitt angeordnet. Der Kühler 13 für die Wärme erzeugenden Elemente, der Kondensator 8 und der Kühler 4 für den Motor werden durch die durch einen elektrischen Kühllüfter 44 geblasene Luft gekühlt.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel, wie es in 1 dargestellt ist, sind eine erste und eine zweite Kühleinheit 14, 15 in dem Kühlwasserkreis C zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente angeordnet. Die erste Kühleinheit 14 ist zum Kühlen von hauptsächlich Batterieteilen 16 angeordnet, und die zweite Kühleinheit 15 ist zum Kühlen von gemeinsam angeordneten elektrischen Bauteilen, wie beispielsweise den Batterieteilen 16, Gleichspannungswandlern (DC/DC-Wandler) 19, 20 und eines elektrischen Elements 21 (z.B. ein Relais) angeordnet.
  • Die Batterie mit den mehreren Batterieteilen 16 ist zum Beispiel eine aus einer Lithiumbatterie aufgebaute aufladbare Batterie. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Batterie aus mehreren Batterieteilen 16 aufgebaut, und die Batterieteile 16 sind elektrisch in Reihe angeordnet, um eine vorbestimmte Hochspannung (z.B. 300 V) zu erzeugen. Demgemäß sind die Batterieteile 16 zusammengebaut, um eine zusammengebaute Batteriegruppe zu bilden.
  • In der ersten Kühleinheit 14 sind plattenförmige Batterieteile 16 in einem ersten Gehäuse 17 in einer Anordnungsrichtung (Plattendickenrichtung) etwa senkrecht zu einer Kühlwasserströmungsrichtung „a" gestapelt und angeordnet, um so eine gestapelte Batteriegruppe zu bilden. Außerdem sind zwei gestapelte Batteriegruppen der plattenförmigen Batterieteile 16 in zwei Lagen in der Kühlwasserströmungsrichtung „a" angeordnet.
  • In der zweiten Kühleinheit 15 sind plattenförmige Batterieteile 16 in einem zweiten Gehäuse 18 in einer Anordnungsrichtung (Plattendickenrichtung) etwa senkrecht zu einer Kühlwasserströmungsrichtung „b" gestapelt und angeordnet, um so eine gestapelte Batteriegruppe zu bilden. Außerdem sind zwei gestapelte Batteriegruppen der plattenförmigen Batterieteile 16 in zwei Lagen in der Kühlwasserströmungsrichtung „b" angeordnet. Außerdem sind der erste und der zweite plattenartige Gleichspannungswandler 19, 20 und das plattenartige elektrische Element 21 ebenfalls gemeinsam in dem zweiten Gehäuse 18 zusätzlich zu den gestapelten Batterieteilen 16 angeordnet.
  • Der erste Gleichspannungswandler 19 dient dem Reduzieren der Gleichspannung zum Beispiel von 300 V auf 12 V. Der zweiten Gleichspannungswandler 20 dient dem Erhöhen der Gleichspannung von 300 V auf 600 V. Das elektrische Element 21 wird im Allgemeinen als ein Kabelkasten bezeichnet und enthält zum Beispiel ein Systemhauptrelais.
  • Ein Einlasskanalabschnitt 22 ist an einem Endabschnitt des ersten Gehäuses 17 der ersten Kühleinheit 14 vorgesehen, und ein Auslasskanalabschnitt 23 ist am anderen Endabschnitt davon gegenüber dem einen Endabschnitt vorgesehen. Ein Einlassrohr 22a ist mit dem Einlasskanalabschnitt 22 verbunden, sodass Kühlwasser von dem Einlassrohr 22a in den Einlasskanalabschnitt 22 strömt. Mehrere flache Kühlkanäle 24 (Fluidkanäle), die jeweils zwischen benachbarten Batterieteilen 16 angeordnet sind, verlaufen zwischen den beiden Einlass- und Auslasskanalabschnitten 22 und 23.
  • Ein Einlasskanalabschnitt 25 ist an einem Endabschnitt des zweiten Gehäuses 18 der zweiten Kühleinheit 15 vorgesehen, und ein Zwischenkanalabschnitt 26 ist am anderen Endabschnitt davon gegenüber dem einem Endabschnitt vorgesehen. Mehrere flache Kühlkanäle 27 (Fluidkanäle), die jeweils zwischen benachbarten Batterieteilen 16 angeordnet sind, verlaufen zwischen beiden Einlass- und Auslasskanalabschnitten 25 und 26.
  • Der Einlasskanalabschnitt 22 der ersten Kühleinheit 14 ist mit dem Einlasskanalabschnitt 25 der zweiten Kühleinheit 15 durch einen Verbindungsschlauch 28 ver bunden. Außerdem ist der Auslasskanalabschnitt 23 der ersten Kühleinheit 14 mit dem Zwischenkanalabschnitt 26 der zweiten Kühleinheit 15 durch einen Verbindungsschlauch 29 verbunden.
  • Demgemäß strömt Kühlwasser parallel durch alle der mehreren Kühlkanäle 24 in der ersten Kühleinheit 14, wie mit dem Pfeil „a" in 1 angedeutet, und das Kühlwasser strömt parallel durch alle der mehreren Kühlkanäle 27 in der zweiten Kühleinheit 15, wie mit dem Pfeil „b" in 1 angedeutet.
  • Ein Trennabschnitt 31 ist zwischen dem Einlasskanalabschnitt 25 und einem Auslasskanalabschnitt 30, die voneinander getrennt werden sollen, an dem einen Endabschnitt des zweiten Gehäuses 18 angeordnet. In der zweiten Kühleinheit 15 verläuft der Zwischenkanalabschnitt 16 so, dass er mit Auslässen der Kühlkanäle 27 zwischen den Batterieteilen 16 und mit Einlässen von Kühlkanälen 32 (Fluidkanäle) zwischen den Gleichspannungswandlern 19, 20 und dem elektrischen Element 21 in Verbindung steht. Wie in 1 dargestellt, sind die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 zwischen dem Auslasskanalabschnitt 30 und dem Zwischenkanalabschnitt 26 angeordnet, sodass Wasser nach Durchströmen der Kühlkanäle 27 durch die Kühlkanäle 32 gelangt.
  • Ein Auslassrohr 30a ist mit dem Auslasskanalabschnitt 30 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kühlkanal 32 zwischen benachbarten zwei Elementen der Gleichspannungswandler 19, 20 und des elektrischen Elements 21 angeordnet.
  • Demgemäß strömen in der zweiten Kühlwassereinheit 15 das Kühlwasser nach Durchströmen der Kühlkanäle 27 der zweiten Kühleinheit 15 und das Kühlwasser nach Durchströmen der Kühlkanäle 24 der zweiten Kühleinheit 14 in den Zwischenkanalabschnitt 26. Deshalb werden das Kühlwasser aus den Kühlkanälen 24 der ersten Kühleinheit 14 und das Kühlwasser aus den Kühlkanälen 27 der zweiten Kühleinheit 15 in dem Zwischenkanalabschnitt 26 vereint, und das vereinte Kühlwasser strömt aus dem Zwischenkanalabschnitt 26 durch die Kühlkanäle 32, wie mit dem Pfeil „d" in 1 angedeutet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Gesamtwert von Kanalquerschnittsflächen der mehreren Kühlkanäle 32 zum Kühlen der Gleichspannungswandler 19, 20 und des elektrischen Elements 21 ausreichend kleiner als ein Gesamtwert von Kanalquerschnittsflächen der mehreren Kühlkanäle 24 und 27 zum Kühlen der Batterieteile 16 gemacht. Deshalb kann eine Strömungsrate des Kühlwassers in den Kühlkanälen 32 im Vergleich zu einer Strömungsrate des Kühlwassers in den Kühlkanälen 24, 27 auf der Seite der Batterieteile 16 ausreichend erhöht werden.
  • Eine elektrische Wasserpumpe (W/P) 33 ist auf der Auslassseite der zweiten Kühleinheit 15 in dem Kühlwasserkreis C angeordnet, um das Kühlwasser in dem Kühlwasserkreis C zu zirkulieren.
  • Ein Thermostat (T/S) 34 als eine Kühlwasserkanalschalteinrichtung ist auf einer Ausgabeseite der Wasserpumpe 33 angeordnet. Das Thermostat 34 ist mit einer Einlassseite des Heizkerns 6 in dem Motorkühlwasserkreis A durch einen ersten Verbindungskanal 35 verbunden.
  • Ähnlich dem Thermostat 3 auf der Seite des Motors 1 ist das Thermostat 34 ein auf Wärme reagierendes Ventil. Ein Ventilkörper des Thermostats 34 wird entsprechend einer Volumenveränderung verschoben, die basierend auf der Temperatur eines Thermowachses (Temperaturmesselement) verändert wird, um so den ersten Verbindungskanal 35 zu öffnen und zu schließen.
  • Das Thermostat 34 ist so eingestellt, dass es immer einen Verbindungszustand zwischen einer Ausgabeseite der Wasserpumpe 33 und dem Kühler 12 für die Wärme erzeugenden Elemente aufrecht erhält. Der Ventilkörper des Thermostats 34 öffnet den ersten Verbindungskanal 35 bis die Temperatur des Kühlwassers an der Auslassseite der zweiten Kühleinheit 15 auf eine vorbestimmte Temperatur (z.B. 65°C) steigt. Wenn die Temperatur des Kühlwassers an der Auslassseite der zweiten Kühleinheit 15 auf die vorbestimmte Temperatur gestiegen ist, schließt der Ventilkörper des Thermostats 34 den ersten Verbindungskanal 35.
  • Der Motorkühlwasserkreis A und der Kühlwasserkreis C für das Wärme erzeugende Element sind so konstruiert, dass sie einen geschlossenen Wasserkreislauf bilden.
  • Deshalb ist ein zweiter Verbindungskanal 36 so angeordnet, dass er beide Kühlwasserkreise A und C verbindet. Wie in 1 dargestellt, ist der zweite Verbindungskanal 36 mit einer Auslassseite des Heizkerns 6 des Motorkühlwasserkreises A und einer Auslassseite des Kühlers 13 für die Wärme erzeugenden Elemente verbunden.
  • Ein Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 ist zwischen der Kühlwasserauslassseite des Kühlers 13 und der ersten Kühleinheit 14 angeordnet. In dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 steht ein Niedertemperatur-Kältemittel des Kühlkreises B mit dem Kühlwasser in dem Kühlwasserkreis C in Wärmeaustausch, um das Kühlwasser des Kühlwasserkreises C zu kühlen. Zum Beispiel kann der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 aus einer Doppelrohrkonstruktion mit einem Kältemittelkanal und einem Kühlwasserkanal aufgebaut sein.
  • Eine Ventilvorrichtung 38, in der ein elektromagnetisches Ventil 38a zum Öffnen und Schließen eines Kältemittelkanals und eine Dekompressionsvorrichtung 38b zum Dekomprimieren eines Hochdruck-Kältemittels integriert sind, ist an einem Kältemitteleinlassabschnitt des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 37 angeordnet. Die Dekompressionsvorrichtung 38b kann aus einer festen Drosselvorrichtung wie beispielsweise einer in einen Einlasskältemittelkanal oder einen Auslasskältemittelkanal des elektromagnetischen Ventils 38a integrierten Öffnung konstruiert sein. Die Ventilvorrichtung 38 und der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 sind parallel zur Dekompressionseinheit 9 und zum Verdampfapparat 10 des Kühlkreises B verbunden.
  • Ein Wassertemperatursensor 39 ist angeordnet, um eine Wassertemperatur an der Einlassseite der ersten Kühleinheit 14 zu erfassen, und ein Erfassungssignal des Wassertemperatursensors 39 wird einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 eingegeben. Wenn die durch den Wassertemperatursensor 39 erfasste Wassertemperatur auf eine vorbestimmte Wassertemperatur (50–60°C) gestiegen ist, wird das elektromagnetische Ventil 38a der Ventilvorrichtung 38 durch die Steuereinheit 40 geöffnet. Ein Betrieb der Wasserpumpe 33, des Kühllüfters 14, usw. wird durch die Steuereinheit 40 gesteuert.
  • Als nächstes wird nun der Aufbau (die Kühlkonstruktion) des Wärmetauschabschnitts der Kühleinheit 14, 15 beschrieben. 2 zeigt einen Teil des Wärmetauschabschnitts der Kühleinheit 14 (15). Die Kühleinheit 14 (15) enthält mehrere Paare von Wärmetauschplattenelementen 51, 52. Jedes Paar der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 ist aus dünnen Metallplattenelementen gebildet und ist auf einer Verbindungsfläche S so verbunden, dass es von der Verbindungsfläche S nach außen ragt. Demgemäß ist, wenn das Paar der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 mit der Verbindungsfläche S so verbunden ist, dass es darin hohl ist, der in 1 dargestellte Kühlkanal 24 (27) innerhalb des Paares der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 gebildet.
  • Verbindungslöcher 51a, 51b sind an zwei Endabschnitten des Wärmetauschplattenelements 51 in einer Plattenlängsrichtung vorgesehen, und Verbindungslöcher 52a, 52b sind an zwei Endabschnitten des Wärmetauschplattenelements 52 in der Plattenlängsrichtung an den gleichen Positionen wie die Verbindungslöcher 51a, 51b vorgesehen. Außerdem sind benachbarte Verbindungslöcher 51a, 52a der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 durch ein Einlassrohrelement 53 verbunden, und benachbarte Verbindungslöcher 51b, 52b der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 sind durch ein Auslassrohr 54 verbunden. Deshalb ist der in 1 dargestellte Einlasskanalabschnitt 22 (25) innerhalb des Einlassrohrelements 53 gebildet, und der in 1 dargestellte Auslasskanalabschnitt 23 (Zwischenkanalabschnitt 26) ist innerhalb des Auslassrohrelements 54 gebildet.
  • Ein gebogener Abschnitt (Balgabschnitt) 53a, der von dem Einlassrohrelement 53 radial nach außen steht, ist in dem Einlassrohrelement 53 in axialer Richtung des Einlassrohrelements 53 an einem Mittelabschnitt jedes Einlassrohrelements 53 ausgebildet. Analog ist ein gebogener Abschnitt (Balgabschnitt) 54a, der von dem Auslassrohrelement 54 radial nach außen ragt, integral mit dem Auslassrohrelement 54 in axialer Richtung des Auslassrohrelements 54 an einem Mittelabschnitt jedes Auslassrohrelements 54 ausgebildet. Demgemäß können die Rohrelemente 53 und 54 in der axialen Richtung der Rohrelemente 53, 54 mittels der gebogener Abschnitte 53a, 54a leicht elastisch verformt werden.
  • Die Wärmetauschplattenelemente 51, 52, die Rohrelemente 53, 54 und das Einlassrohr 22a, usw. sind aus einem Metallmaterial mit einer ausreichenden Wärmeübertragungsleistung wie zum Beispiel Aluminium gemacht. Die Verbindung zwischen den Wärmetauschplattenelementen 51 und 52 und die Verbindung zwischen den Wärmetauschplattenelementen 51, 52 und den Rohrelementen 53, 54 sind als Lötverbindungen ausgeführt. Das Verlöten wird durchgeführt, nachdem diese Teile vorübergehend zusammengebaut sind. Zum Beispiel wird ein vorübergehend zusammengebauter Körper in einen Ofen bewegt und durch Erwärmen integral verlötet und verbunden.
  • In der Wärmetauschkonstruktion nach der integralen Verbindung sind mehrere flache Aufnahmeräume 55 ausgebildet, die in einer Richtung parallel zur Wasserströmungsrichtung „a" verlaufen. Jeder der flachen Aufnahmeräume 55 ist durch Außenflächen der Wärmetauschplattenelemente 51, 52, des Einlassrohrelements 53 und des Auslassrohrelements 54 gebildet und definiert.
  • Dann werden die mehreren in Plattenformen ausgebildeten Batterieteile 16 jeweils in die Aufnahmeräumen 55 aufgenommen. Außerdem sind Isolierelemente 56, die jeweils eine dünne Plattenform haben, zwischen Oberflächen der Batterieteile 16 und Außenflächen der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 vorgesehen. Das heißt, jedes der Isolierelemente 56 ist zwischen der Außenfläche des Wärmetauschplattenelements 51, 52 und der Außenfläche des Batterieteils 16 angeordnet, um so dazwischen zu isolieren. Das Isolierelement 56 kann aus einem Isoliermaterial wie zum Beispiel einem Keramikmaterial mit einer ausreichenden Isolierleistung gemacht sein.
  • Außerdem ist jedes plattenartige Batterieteil 16 so durch die Isolierelemente 56 zwischen Außenseitenflächen der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 eingesetzt, dass es die Wärmetauschplattenelemente 51, 52 unter Druck kontaktiert. Deshalb kann die Wärmetauschleistung zwischen den Batterieteilen 16 und dem Kühlwasser durch die Wärmetauschplattenelemente 51, 52 vergrößert werden. Der Druckkontaktzustand der Batterieteile 16 zu den Wärmetauschplattenelementen 51, 52 kann durch eine elastische Verformung der gebogenen Abschnitte 53a, 54a (Balgabschnitte) fest gehalten werden.
  • In 2 ist ein Anordnungsbeispiel, bei dem Batterieteile 16 in einer einzelnen Reihe in der Wasserströmungsrichtung „a" angeordnet sind, als ein Beispiel erläutert. Das heißt, in 2 ist nur ein Batterieteil 16 in der Wasserströmungsrichtung „a" angeordnet. Jedoch können auch zwei oder mehr Batterieteile 16 in Reihe in der Wasserströmungsrichtung „a" zwischen den Außenseitenflächen der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 angeordnet sein, wie in 1 dargestellt.
  • 2 zeigt ein Beispiel der Wärmetauschkonstruktion der ersten Kühleinheit 14. Jedoch kann die Wärmetauschkonstruktion des Bereichs der Batterieteile 16 in der zweiten Kühleinheit 15 ähnlich zu der in 2 gemacht sein.
  • Außerdem können die Wärmetauschkonstruktionen der Bereiche der Gleichspannungswandler 19, 20 und des elektrischen Elements 21 grundsätzlich ähnlich den in 2 Dargestellten im Bereich der Batterieteile 16 gemacht sein. Bei den Wärmetauschkonstruktionen der Bereiche der Gleichspannungswandler 19, 20 und des elektrischen Elements 21 sind axiale Maße der Rohrelemente 53, 54 verändert oder/und Kanalquerschnittsflächen des Kühlkanals 32 sind relativ zu denen der Kühlkanäle 24, 27 geändert. Deshalb können die Maße der Aufnahmeräume 55 für die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 in geeigneter Weise durch Verändern der axialen Maße der Rohrelemente 53, 54 verändert sein.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer Montagekonstruktion der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15, die an einem Fahrzeug montiert sind. Wie in 3 dargestellt, sind die erste und zweite Kühleinheit 14, 15 an einer Oberseite einer Bodenplatte 58 unter einem Sitz 57 des Fahrzeugs montiert. Außerdem ist ein Teppich 59 angeordnet, um die erste und die zweite Kühleinheit 14, 15 abzudecken. Wasserrohre 60a, 60b sind unter der Bodenplatte angeordnet und durchdringen die Bodenplatte 58, um mit den Kühleinheiten 14, 15 verbunden zu sein.
  • In 3 sind die erste und die zweite Kühleinheit 14, 15 oberhalb der Oberseite der Bodenplatte 58 montiert. Jedoch können die erste und die zweite Kühleinheit 14, 15 auch unter der Bodenplatte 58 montiert werden.
  • Als nächstes wird eine Funktionsweise des Kühlsystems (Kühlkonstruktion) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wenn ein Fahrzeugbetriebsschalter in eine Betriebsposition des Fahrzeugmotors 1 betätigt wird, wird der Wasserpumpe 33 durch die elektronische Steuereinheit 40 Strom zugeführt, und die Wasserpumpe 33 wird in Betrieb gesetzt.
  • Der Ventilkörper des Thermostats 34 öffnet den ersten Verbindungskanal 35 bis die Kühlwassertemperatur an der Auslassseite der zweiten Kühleinheit 15 auf eine vorbestimmte Temperatur (z.B. 65°C) gestiegen ist. In diesem Fall stehen der Kühlwasserkreis C für die Wärme erzeugenden Elemente und der Motorkühlwasserkreis A miteinander in Verbindung.
  • Im Gegensatz dazu ist das in die Ventilvorrichtung 38 integrierte elektromagnetische Ventil 38a so eingestellt, dass es einen Ventilschließzustand hält bis die Wassertemperatur an der Einlassseite der ersten Kühleinheit 14, die durch den Wassertemperatursensor 39 erfasst wird, auf eine vorbestimmte Temperatur (z.B. 30–40°C) gestiegen ist. Wenn das elektromagnetische Ventil 38a geschlossen ist, strömt kein Kältemittel in dem Kältemittelkanal des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 37. In diesem Fall gelangt Wasser ohne einen Wärmeaustausch durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37.
  • In diesem Zustand strömt eine große Menge des durch die Wasserpumpe 33 von dem Auslass der zweiten Kühlwassereinheit 15 geschickten Kühlwassers durch das Thermostat 34, den ersten Verbindungskanal 35, den Heizkern 6, den zweiten Verbindungskanal 36, den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 und die erste und die zweite Kühleinheit 14, 15 in dieser Reihenfolge. Gleichzeitig strömt eine kleine Menge des durch die Wasserpumpe 33 geschickten Kühlwassers in den Kühler 13.
  • Demgemäß wird die Temperatur des Kühlwassers durch Absorbieren von Wärme in der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15 des Kühlwasserkreises C erhöht, und das Kühlwasser wird nach dem Heizen in der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15 mit dem Kühlwasser des Motorkühlwasserkreises A an einem Einlass des Heizkerns 6 gemischt, wodurch die Temperatur des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreis A erhöht wird. So kann ein Erwärmen des Fahrzeugsmotors 1 in einer kalten Zeit während des Winters vereinfacht werden, wobei die Heizleistung (schnelles Heizen) des Fahrgastraums mittels des Heizkerns 6 verbessert werden kann.
  • Wenn die Kühlwassertemperatur an der Auslassseite der zweiten Kühleinheit 15 auf die vorbestimmte Temperatur erhöht ist, schließt der Ventilkörper des Thermostats 34 den ersten Verbindungskanal 35, um so eine Verbindung zwischen dem Kühlwasserkreis C für die Wärme erzeugenden Elemente und dem Kühlwasserkreis A zu sperren. Deshalb strömt die gesamte Menge Kühlwasser des Kühlwasserkreises C in den Kühler 13 für die Wärme erzeugenden Elemente, um in dem Kühler 13 gekühlt zu werden.
  • Wenn dagegen die Außenlufttemperatur im Sommer hoch ist, wird die Kühlleistung des Kühlers 13 für die Wärme erzeugenden Elemente geringer. Wenn die Kühlwassertemperatur an der Auslassseite des Kühlers 13, d.h. die Kühlwassertemperatur an der Einlassseite der ersten Kühleinheit 14, auf eine eingestellte Temperatur (z.B. 50–60°C) gestiegen ist, wird dem elektromagnetischen Ventil 38a der Ventilvorrichtung 38 durch die elektronische Steuereinheit 40 Strom zugeführt, und das elektromagnetische Ventil 38a der Ventilvorrichtung 38 wird geöffnet. In diesem Fall strömt ein in der Dekompressionseinheit 38b der Ventilvorrichtung 38 dekomprimiertes Niederdruck-Kältemittel in den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 und wird durch Absorbieren von Wärme aus dem durch den Kühlkanal des Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 strömenden Kühlwassers verdampft. Demgemäß kann das durch den Kühlkanal des Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 strömende Kühlwasser durch das Niederdruck-Kältemittel ausreichend gekühlt werden. Daher kann selbst bei einer hohen Außenlufttemperatur im Sommer verhindert werden, dass die Temperatur der Batterieteile 16 zu hoch wird.
  • Als nächstes wird nun der Kühlvorgang der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15 beschrieben. Das Niedertemperatur-Kühlwasser, das durch wenigstens ein Element des Kühlers 13 für die Wärme erzeugenden Elemente und des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 37 gekühlt ist, strömt parallel durch die Kühlkanäle 24 der ersten Kühleinheit 14 und die Kühlkanäle 27 der zweiten Kühleinheit 15 und strömt danach in die Kühlkanäle 32, nachdem das aus den Kühlkanälen 24, 27 strömende Kühlwasser vereint ist.
  • Demgemäß können die Batterieteile 16, der erste und der zweite Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 effektiv und gemeinsam gekühlt werden. Bei den Wärmetauschkonstruktionen der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15 dieses Ausführungsbeispiels ist jedes der Wärme erzeugenden Elemente (z.B. Batterieteile 16, erste und zweite Gleichspannungswandler 19, 20 und elektrisches Element 21) in eine Plattenform geformt, und die Kühlkanäle 24, 27, 32 sind an beiden Oberflächenseiten jedes Wärme erzeugenden Elements 16, 19-21 ausgebildet, um jedes Wärme erzeugende Element 16, 19-21 von beiden Seitenflächen zu kühlen. Das heißt, weil eine Konstruktion, welche jedes plattenförmige Wärme erzeugende Element von den zwei Seitenflächen kühlt, für die mehreren Wärme erzeugenden Elemente verwendet wird, kann eine Wärmeübertragungsfläche zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente vergrößert werden und eine Kühlleistung jedes Wärme erzeugenden Elements kann effektiv erhöht werden.
  • Allgemein sind die Steuertemperaturen des ersten und des zweiten Gleichspannungswandlers 19, 20 und des elektrischen Elements 21 höher als eine Steuertemperatur der Batterie 16. Hierbei ist die Steuertemperatur eines Wärme erzeugenden Elements eine obere Grenzbetriebstemperatur zum Erhalten einer Haltbarkeit des Wärme erzeugenden Elements über eine vorbestimmte Nutzungsdauer. Zum Beispiel beträgt die Steuertemperatur der Batterie 16 etwa 50°C, die Steuertemperatur des ersten und des zweiten Gleichspannungswandlers 19, 20 beträgt etwa 85–90°C, und die Steuertemperatur des elektrischen Elements 21 ist etwa gleich der Steuertemperatur des ersten und des zweiten Gleichspannungswandlers 19, 20.
  • Demgemäß sind in diesem Ausführungsbeispiel die Kühlkanäle 24, 27 zwischen den Batterieteilen 16 im Wasserstrom der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15 stromauf angeordnet, und die Kühlkanäle 32 zwischen den Gleichspannungswandlern 19, 20 und dem elektrischen Element 21 sind im Wasserstrom der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15 stromab angeordnet. Deshalb können eine Temperaturdifferenz zwischen den Batterieteilen 16 und dem Kühlwasser sowie eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlwasser und dem ersten und dem zweiten Gleichspannungswandler 19, 20 und dem elektrischen Element 21 stark vergrößert werden. Als Ergebnis können die mehreren Wärme erzeugenden Elemente mit unterschiedlichen Steuertemperaturen in geeigneter Weise effektiv innerhalb jeweiliger Steuertemperaturen geregelt werden.
  • Außerdem werden die Kühlwasser, die durch eine große Anzahl der Kühlkanäle 24, 27 der Batterieteile 16 parallel gelangt sind, vereint, und das vereinte Wasser strömt parallel in eine kleine Anzahl der Kühlkanäle 32 der Gleichspannungswandler 19, 20 und des elektrischen Elements 21. Weil außerdem die Gesamtkanalquerschnittsfläche der Kühlkanäle 32 kleiner als die Gesamtkanalquerschnittsfläche der Kühlkanäle 24, 27 gemacht ist, kann die Strömungsrate des Kühlwassers in den Kühlkanälen 32 im Vergleich zur Strömungsrate des Kühlwassers in den Kühlkanälen 24, 27 erhöht werden. Daher kann im Kühlkanal 32 stromab der Kühlkanäle 24, 27 die Wärmeübertragungsleistung aufgrund einer Strömungsstörung des Kühlwassers verbessert werden.
  • Gleichzeitig kann in der kleinen Anzahl der Kühlkanäle 32 eine Strömungsmenge des durch jeden Kühlkanal 32 strömenden Kühlwassers im Vergleich zu den Kühlkanälen 24, 27 der Batterieteile 16 erhöht werden. Als Ergebnis können die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 mit einer relativ hohen Temperatur effektiv gekühlt werden.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Wärme erzeugenden Elemente unterschiedlicher Arten, wie beispielsweise die Batterieteile 16, die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21, in Plattenformen, z.B. rechtwinklige Plattenformen geformt und geschichtet. Ferner haben die geschichteten plattenförmige Wärme erzeugenden Elemente 16, 19-21 eine Wärmetauschkonstruktion, bei welcher jedes der plattenförmigen Wärme erzeugenden Elemente 16, 19-21 sowohl von der Vorderseite als auch der Rückseite jedes plattenförmigen Wärme erzeugenden Elements gekühlt wird. Deshalb können die Wärme erzeugenden Elemente unterschiedlicher Arten effektiv gekühlt werden, und die Größe der Kühlkonstruktion zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente kann effektiv reduziert werden.
  • Ferner sind eine ebene Gesamtplattenseitenfläche der zwei in Reihe in der Wasserströmungsrichtung „a" angeordneten Batterieteile 16, eine ebene Gesamtplattenseitenfläche der zwei in Reihe in der Wasserströmungsrichtung „b" angeordneten Batterieteile 16, jede ebene Gesamtplattenseitenfläche der Gleichspannungswandler 19, 20 und jede ebene Plattenseitenfläche des elektrischen Elements 21 etwa gleich eingestellt. Deshalb können die Volumina der beiden Kühleinheiten 14, 15 alle kompakt eingestellt werden, während jedes des Wärme erzeugende Element 16, 19-21 effektiv gekühlt werden kann.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist, um die Maße der Kühlkonstruktion der Wärme erzeugenden Elemente weiter zu reduzieren, die Plattendicke des Batterieteils 16 gleich oder kleiner als 12 mm eingestellt, die Plattendicke der Gleichspannungswandler 19, 20 ist gleich oder klein als 30 mm eingestellt, und Plattendicke des elektrischen Elements 21 ist gleich oder klein als 50 mm eingestellt.
  • In dem Beispiel von 1 ist die Kühlkonstruktion des Wärme erzeugenden Elements so ausgebildet, dass sie in die erste und die zweite Kühleinheit 14, 15 geteilt ist. Jedoch kann die Kühlkonstruktion des Wärme erzeugenden Elements auch in einem einzelnen Element ausgebildet sein. Zum Beispiel kann nur die zweite Kühleinheit 15 vorgesehen sein, und die Aufnahmeräume 55 zum Aufnehmen der Batterieteile 16 können in der zweiten Kühleinheit 15 vergrößert sein. In diesem Fall können mehrere zu kühlende Wärme erzeugenden Elemente (16, 19, 20, 21) in der einen Kühleinheit 15 aufgenommen werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 4 beschrieben. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Federelement 61 innerhalb des Gehäuses 18 so angeordnet, dass es jedes der Wärme erzeugenden Elemente (z.B. Batterieteile 16, Gleichspannungswandler 19, 20, elektrisches Element 21) und der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 genau in Druckkontakt bringt. Die Kühlkonstruktion des zweiten Ausführungsbeispiels wird unter Verwendung der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen zweiten Kühleinheit 15 beschrieben. Außerdem sind die Teile der zweiten Kühleinheit 15 von 4 ähnlich jenen des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, und auf eine detaillierte Beschreibung davon wird verzichtet.
  • Das Federelement 61 ist aus einem metallischen Federmaterial gebildet und in eine Plattenform geformt. Wie in 4 dargestellt, ist das Federelement 61 zwischen einer Innenwandfläche eines Endes des Gehäuses 18 und einem Endabschnitt der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 in der Schichtungsrichtung angeordnet. Dagegen ist das elektrische Element 21 zwischen einer Innenwandfläche des anderen Endes der Gehäuses 18 und dem anderen Endabschnitt der Wärmetauschplattenelemente 51, 52 in der Schichtungsrichtung angeordnet. Das Gehäuse 18 ist ein steifer Körper und kann aus einem elektrischen Isoliermaterial, wie beispielsweise Kunstharz oder aus einem metallischen Material mit einer elektrischen Isolierschicht auf seiner Außenfläche gebildet sein.
  • Das Federelement 61 ist so an dem Gehäuse 18 angebracht, dass es zwischen dem Wärmetauschplattenelement 51 und der Innenwandfläche des einen Endabschnitts des Gehäuses 18 zusammengedrückt wird. Deshalb kann mittels der elastischen Reaktion (Federkraft) des Federelements 61 ein Druckkontakt zwischen jedem der Wärme erzeugenden Elemente (16, 19, 20, 21) und den Wärmetauschplattenelementen 51, 52 weiter erhöht werden. Demgemäß kann ein Wärmeübertragungsmaß zwischen jedem der Wärme erzeugenden Elemente 16, 19-21 und den Wärmetauschplattenelementen 51, 52 effektiv erhöht werden, wodurch eine Kühlleistung jedes der Wärme erzeugenden Elemente 16, 19-21 verbessert wird.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel drückt nur eine Seitenfläche des elektrischen Elements 21 mit Kontakt gegen das Wärmetauschplattenelement 52. Ferner ist ein Trennabschnitt 31 zum Trennen des Einlasskanalabschnitts 25 und des Auslasskanalabschnitts 30 voneinander aus einer Metallplatte gebildet, die zwischen einem Paar der Wärme erzeugenden Elemente 51, 52 eingebunden ist. Der Trennabschnitt 31 hat ein Verbindungsloch 31a in dem Zwischenkanalabschnitt 26, durch den das Kühlwasser durch den Zwischenkanalabschnitt 26 in der Schichtungsrichtung gelangt.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel können die andere Teile ähnlich dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel gemacht sein. Deshalb gelangt das in den Einlasskanal 25 strömende Kühlwasser in der Wasserströmungsrichtung „a" parallel durch die Kühlkanäle 27, um die Batterieteile 16 zu kühlen, und wird zu dem Zwischenkanalabschnitt 26 vereint. Dann strömt das Kühlwasser weiter durch das Verbindungsloch 31a und gelangt parallel durch die Kühlkanäle 32, um die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 zu kühlen. Danach strömt das Kühlwasser aus dem Auslasskanalabschnitt 30.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • 5 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel, das eine Modifikation des oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels ist. Im dritten Ausführungsbeispiel sind die Gleichspannungswandler 19, 20 parallel auf der Seite des von dem Einlasskanalabschnitt 25 getrennten Auslasskanalabschnitts 30 angeordnet, sodass jeder der Gleichspannungswandler 19, 20 von beiden Seiten gekühlt wird. Im Gegensatz dazu, ist das elektrische Element 21 des zweiten Ausführungsbeispiels außerhalb des Gehäuses 18 vorgesehen. Im dritten Ausführungsbeispiel können die anderen Teile ähnlich jenen des oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels gemacht sein.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • 6 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im vierten Ausführungsbeispiel ist die in 5 gezeigte Konstruktion des dritten Ausführungsbeispiels in einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil 18A, 18B angeordnet. Insbesondere ist eine erste Wärmetauschkonstruktion zum Kühlen der Batterieteile 16 in dem ersten Gehäuseteil 18A aufgebaut, und eine zweite Wärmetauschkonstruktion zum Kühlen der Gleichspannungswandler 19, 20 ist in dem zweiten Gehäuseteile 18B aufgebaut. Außerdem ist ein Auslasskanalabschnitt 26A, in den das Kühlwasser aus dem Kühlkanal 27 vereint wird, in dem ersten Gehäuseteil 18A vorgesehen, und ein Einlasskanalabschnitt 26B, der mit dem Auslasskanalabschnitt 26A durch ein Verbindungsrohr 26c in Verbindung steht, ist in dem zweiten Gehäuseteil 18B vorgesehen. Das Kühlwasser aus dem Auslasskanalabschnitt 26A strömt durch das Verbindungsrohr 26B in den Einlasskanalabschnitt 26B und gelangt durch die Kühlkanäle 32. Jedes der ersten und zweiten Gehäuseteile 18A, 18B hat das Federelement 61 ähnlich dem oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel. Außerdem hat jedes der ersten und der zweiten Gehäuseteile 18A, 18B eine Konstruktion ähnlich jener des Gehäuses 18, und sie stehen miteinander durch das Verbindungsrohr 26c in Verbindung.
  • Demgemäß gelangt das in den Einlasskanalabschnitt 25 strömende Kühlwasser in der Wasserströmungsrichtung „b" parallel durch die Kühlkanäle 27 und wird zum Auslasskanalabschnitt 26A vereint. Das Kühlwasser im Auslasskanalabschnitt 26A strömt durch das Verbindungsrohr 26c in den Einlasskanalabschnitt 26B und strömt durch den Kühlkanal 32, um in den Auslasskanalabschnitt 30 vereint zu werden.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • In den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispielen sind die Gleichspannungswandler 19, 20 mit einer hohen Steuertemperatur und die Batterieteile 16 mit einer niedrigen Steuertemperatur benachbart in dem gleichen Gehäuse 18 angeordnet. In diesem Fall kann, wie durch den Pfeil E in 7A dargestellt, leicht eine Wärmeübertragung von den Gleichspannungswandlern 19, 20 zu dem benachbarten Batterieteil 16 bewirkt werden, wodurch die Temperatur des Batterieteils 16 erhöht wird.
  • Im fünften Ausführungsbeispiel ist, wie in 7B dargestellt, ein Wärmeisolierteil 62 aus einem Wärmeisoliermaterial, wie z.B. Kunstharz, anstelle des benachbarten Batterieteils 62 positioniert, um so eine Wärmeübertragung von den Gleichspannungswandlern 19, 20 mit der hohen Steuertemperatur zu den Batterieteilen 16 mit der niedrigen Steuertemperatur zu beschränken. Im fünften Ausführungsbeispiel können die anderen Teile ähnlich irgendeinem der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispiele ausgebildet sein.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist das elektrische Element 21 mit dem Hauptrelais ähnlich jedem der Gleichspannungswandler 19, 20 in eine Plattenform geformt, und das elektrische Element 21 und die Gleichspannungswandler 19, 20 sind bezüglich der Wasserströmungsrichtung „b" parallel angeordnet.
  • Im Gegensatz dazu ist im sechsten Ausführungsbeispiel das elektrische Element 21 in eine Kastenform geformt und in der Wasserströmungsrichtung stromab der Gleichspannungswandler 19, 20 angeordnet, wie in 8 dargestellt. Demgemäß strömt bei der in 8 dargestellten Kühlkonstruktion das Kühlwasser aus dem Einlassrohr 22a in den Einlasskanalabschnitt 25, gelangt durch die Kühlkanäle 27 entsprechend dem Pfeil „b" und wird zum Zwischenkanalabschnitt 26 vereint. Dann strömt das Kühlwasser in dem Zwischenkanalabschnitt 26 durch die Kühlkanäle 32 entsprechend dem Pfeil „d" in 8, um die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 zu kühlen. Danach wird das in den Auslasskanalabschnitt 30 strömende Kühlwasser durch das Auslassrohr 30a ausgegeben. In dem oben beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel sind die Batterieteile 16 in zwei Lagen angeordnet. Jedoch können die Batterieteile 16 auch in der Wasserströmungsrichtung „b2 in einer Lage angeordnet sein.
  • (Siebtes Ausführungsbeispiel)
  • 9 zeigt eine Kühlkonstruktion des siebten Ausführungsbeispiels. Im siebten Ausführungsbeispiel ist auf den Kühlkreis mit dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 zum Kühlen des Kühlwassers mittels Kältemittels verzichtet, und nur der Kühler 13 für die Wärme erzeugenden Elemente wird zum Kühlen des Kühlwassers benutzt. Außerdem ist nur eine Kühleinheit 15 vorgesehen, wie in 9 dargestellt. Das heißt, die Kühlkonstruktion des siebten Ausführungsbeispiels ist aus dem Kühler 13 und der Kühleinheit 15 aufgebaut. Selbst in diesem Fall kann die Konstruktion der Kühleinheit 15 ähnlich jener der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen zweiten Kühleinheit 15 gemacht sein, wie in 9 dargestellt, oder ähnlich einer des zweiten bis sechsten Ausführungsbeispiels.
  • (Achtes Ausführungsbeispiel)
  • 10 zeigt eine Kühlkonstruktion des achten Ausführungsbeispiels. Die Kühlkonstruktion des achten Ausführungsbeispiel enthält den als Hauptkühler benutzten Kühler 13, in dem die gesamte Menge Kühlwasser strömt, und einen als Zusatzkühler benutzten Kühler 65. Das heißt, ein stromabwärtiger Kühlkanal des Kühlers 13 ist in einen Hauptkühlkanal 63 und einen Zusatzkühlkanal 64 verzweigt, und der Kühler 65 ist in dem Zusatzkühlkanal 64 angeordnet.
  • Demgemäß können die Batterieteile 16 mittels Kühlwasser, das in sowohl dem Hauptkühler 13 als auch dem Zusatzkühler 65 gekühlt wird, auf eine niedrige Temperatur gekühlt werden. Dagegen werden die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 mittels eines gemischten Wassers gekühlt, in dem das Kühlwasser nach Durchströmen der Kühlkanäle 27 zwischen den Batterieteilen 16 und das Kühlwasser aus dem Hauptkühlkanal 63 vermischt sind. Das heißt, wie in 10 dargestellt, das Kühlwasser aus dem Hauptkühlkanal 63 strömt in den Zwischenkühlkanal 26 und wird mit dem Kühlwasser nach Durchströmen der Kühlkanäle 27 vereint. Danach strömt das gemischte Kühlwasser durch die Kühlkanäle 32 entsprechend den Pfeifen „d" in 10 und wird durch das Auslassrohr 30a in dem Kühlwasserkreis C ausgegeben.
  • (Neuntes Ausführungsbeispiel)
  • 11 zeigt eine Kühlkonstruktion des neunten Ausführungsbeispiels. Im neunten Ausführungsbeispiel ist ein Ausgabekühlkanal der Wasserpumpe (W/P) 33 in einen Hauptkühlkanal 66 und einen Zusatzkühlkanal 67 verzweigt, und der Kühler 13 ist in dem Zusatzkühlkanal 67 angeordnet. Deshalb werden die Batterieteile 16 mittels des durch den Kühler 13 gekühlten Kühlwassers gekühlt.
  • Im Gegensatz dazu werden die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 mittels des gemischten Wassers gekühlt, in dem das Kühlwasser nach Durchströmen der Kühlkanäle 27 und das Kühlwasser aus dem Hauptkühlkanal 66 vermischt sind. Demgemäß können die Batterieteile 16 ähnlich dem oben beschriebenen achten Ausführungsbeispiel mittels des Kühlwassers mit einer relativ niedrigen Temperatur gekühlt werden, und die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 können unter Verwendung des Kühlwassers mit einer relativ hohen Temperatur gekühlt werden. Deshalb können alle Wärme erzeugenden Elemente effektiv gekühlt werden.
  • (Zehntes Ausführungsbeispiel)
  • 12 zeigt eine Kühlkonstruktion des zehnten Ausführungsbeispiels. Im zehnten Ausführungsbeispiel ist eine Kühleinheit 15 so aufgebaut, dass das durch die Kühlkanäle 27 auf der Seite der Batterieteile 16 strömende Kühlwasser durch ein Nieder temperatur-Kältemittel des im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Kühlkreises B gekühlt wird und das durch die Kühlkanäle 32 strömende Kühlwasser durch den Kühler 13 gekühlt wird.
  • Deshalb ist ein Trennabschnitt 31 angeordnet, um den Einlasskanalabschnitt 25 der Kühlkanäle 27 für die Batterieteile 16 und den Auslasskanalabschnitt 30 der Kühlkanäle 32 für die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 voneinander zu trennen. Außerdem ist der Trennabschnitt 31 angeordnet, um den Auslasskanalabschnitt 26A der Kühlkanäle 27 für die Batterieteile 16 und den Einlasskanalabschnitt 26B der Kühlkanäle 32 für die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 voneinander zu trennen.
  • Demgemäß wird das durch die Wasserpumpe (W/P) 33 gepumpte Kühlwasser in dem Kühler 13 gekühlt und gelangt durch die Kühlkanäle 32 in der Wasserströmungsrichtung „d", um so die Gleichspannungswandler 9, 20 und das elektrische Element 21 zu kühlen. Dagegen wird das durch eine Wasserpumpe (W/P) 68 gepumpte Kühlwasser in dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 gekühlt und strömt durch die Kühlkanäle 27, um so die Batterieteile 16 zu kühlen.
  • Im Kühlkreis B des zehnten Ausführungsbeispiels ist das elektromagnetische Ventil 38a der Ventilvorrichtung 38 in einer Kältemittelströmungsrichtung stromab des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 37 separat von der Dekompressionseinheit 38b angeordnet. Auch im zehnten Ausführungsbeispiel können die Batterieteile 16 so in einer Lage angeordnet sein, dass sie eine Plattenfläche etwa gleich jener der Wärme erzeugenden Elemente 19-21 haben.
  • (Elftes Ausführungsbeispiel)
  • 13 zeigt eine Kühlkonstruktion des elften Ausführungsbeispiels. In der Kühleinheit 15 des elften Ausführungsbeispiels wird das gesamte Kühlwasser zum Kühlen der Batterieteile 16, der Gleichspannungswandler 19, 20 und des elektrischen Elements 21 unter Verwendung des Kühlwassers gekühlt, das in dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 des Kühlkreises B gekühlt wird.
  • In diesem Fall trennt das Trennelement 31 nur den Einlasskanalabschnitt 25 und den Auslasskanalabschnitt 30, während der Zwischenkanalabschnitt 26 mit sowohl den Kühlkanälen 27 als auch den Kühlkanälen 30 in Verbindung steht. In diesem Fall wird der Kühler 13 zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente missbraucht.
  • (Zwölftes Ausführungsbeispiel)
  • 14 zeigt eine Kühlkonstruktion des zwölften Ausführungsbeispiels. Im zwölften Ausführungsbeispiel kann die Konstruktion der Kühleinheit 16 ähnlich jener der in den obigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Kühleinheit gemacht sein, bei denen das Kühlwasser als ein Kühlfluid in die Kühleinheit 15 strömt. Im zwölften Ausführungsbeispiel ist jedoch ein Zweigkältemittelkanal 69 vorgesehen, der von einer Kältemittelauslassseite des Kondensators 8 abzweigt und mit einer Kältemittelansaugseite des Kompressors 7 verbunden ist. Außerdem sind eine Flüssigkältemittelpumpe 70 zum Schicken eines Hochdruck-Kältemittels, eine Dekompressionseinheit 71 zum Dekomprimieren des Hochdruck-Kältemittels aus der Kältemittelpumpe 70 und die Kühleinheit 15 in Reihe angeordnet, sodass das Kältemittel direkt in die Kühlkanäle 27 und die Kühlkanäle 32 strömt. Deshalb werden die Batterieteile 16, die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 durch das direkt durch die Kühlkanäle 27, 32 strömende Kältemittel gekühlt.
  • (Dreizehntes Ausführungsbeispiel)
  • 15 zeigt eine Kühlkonstruktion des dreizehnten Ausführungsbeispiels. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 durch das Kühlwasser aus dem Kühler 13 gekühlt, während die Batterieteile 16 weiter durch Luft gekühlt werden.
  • Zum Beispiel ist ein luftgekühlter Teil der Kühleinheit 15 mit den Batterieteilen 16 und den Kühlkanälen 27 so angeordnet, dass eine Luft F in einem Fahrgastraum zu dem luftgekühlten Teil der Kühleinheit 15 geblasen wird. Zum Beispiel sind die Kühlkanäle 27 in der Kühleinheit 15 so angeordnet, dass die Luft durch die Kühlkanäle 27 strömt. Dagegen strömt das Kühlwasser durch die Kühlkanäle 32, um so die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 zu kühlen. Im dreizehnten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Batterieteile 16 mittels des Kühlwassers aus dem Kühler 13 zu kühlen, während die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 durch die Luft gekühlt werden.
  • (Vierzehntes Ausführungsbeispiel)
  • 16 zeigt eine Kühlkonstruktion des vierzehnten Ausführungsbeispiels. Im vierzehnten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Kühleinheit 15 eine luftgekühlte Einheit, die konstruiert ist, um die Batterieteile 16, die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 mittels Luft zu kühlen. Ein elektrisches Gebläse 72 ist angeordnet, um Luft (Innenluft) in dem Fahrgastraum anzusaugen und die angesaugte Luft in das Gehäuse 18 der Kühleinheit 15 zu blasen, sodass die Batterieteile 16, die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 alle durch die Luft gekühlt werden. Die Luft wird nach dem Durchströmen der Kühleinheit 15 aus einem Luftauslass 73 zum Fahrgastraum zurückgeleitet. Die Luft kann nach dem Durchströmen der Kühleinheit 15 auch zu einem Raum (z.B. außerhalb des Fahrgastraums) unter einer Bodenplatte 58 ausgegeben werden. Im vierzehnten Ausführungsbeispiel können die Kühlkanäle 27, 32 so vorgesehen sein, dass die Luft durch die Kühlkanäle 27, 32 strömt. Auch in diesem Fall kann die Konstruktion der Kühleinheit 15 ähnlich einer der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele gemacht sein.
  • (Fünfzehntes Ausführungsbeispiel)
  • 17 zeigt eine Kühlkonstruktion des fünfzehnten Ausführungsbeispiels. Im fünfzehnten Ausführungsbeispiel können, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, die Batterieteile 16 mittels einer Wärmeerzeugungsmenge von den Gleichspannungswandlern 19, 20 und dem elektrischen Element 21 geheizt werden.
  • Wie in 17 dargestellt, sind ein Bypasskanal 74, durch den das Kühlwasser parallel zum Kühler 13 strömt, und ein Thermostat (T/S) 34 zum Schalten des Bypasskanals 74 vorgesehen. Das Thermostat 34 ist so konstruiert, dass das Kühlwasser von der Wasserpumpe (W/P) 33 immer in dem Kühlwasserkreis C für das Wärme erzeugende Element zirkuliert. Gleichzeitig wird der Bypasskanal 74 durch das Thermostat 34 geöffnet, bis die Temperatur des Kühlwassers auf eine vorbestimmte Temperatur (z.B. 40°C) steigt. Weil der Bypasskanal 74 geöffnet ist, kann das durch die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 geheizte Kühlwasser direkt zur Einlassseite der Kühleinheiten 14, 15 zurückgeleitet werden, um die Batterieteile 16 zu heizen. Wenn der Bypasskanal 74 geöffnet ist, strömt nur wenig Kühlwasser in den Kühler 13.
  • Wenn die Wassertemperatur am Thermostat 34 auf die vorbestimmte Temperatur gestiegen ist, schließt das Thermostat 34 den Bypasskanal 74, sodass das gesamte Kühlwasser durch den Kühler 13 strömt und durch den Kühler 13 gekühlt wird.
  • Bei der Kühlkonstruktion des fünfzehnten Ausführungsbeispiels haben die anderen Teile, die durch die gleichen Bezugsziffern wie jene der Kühlkonstruktion in 1 bezeichnet sind, die gleichen Funktionen wie jene der Kühlkonstruktion in 1.
  • (Sechzehntes Ausführungsbeispiel)
  • 18 zeigt das sechzehnte Ausführungsbeispiel. Im sechzehnten Ausführungsbeispiel wird die von den Wärme erzeugenden Elementen wie beispielsweise den Batterieteilen 16, den Gleichspannungswandlern 19, 20 und dem elektrischen Element 21 erzeugte Wärme zum Heizen eines Sitzes 57 eines Fahrzeugs verwendet.
  • Wie in 18 dargestellt, ist ein Heizkörper 75 zum Heizen eines Sitzes 57 mittels des Kühlwassers (heißes Wasser) von den Kühleinheiten 14, 15 an einer Auslassseite der Kühleinheiten 14, 15 über ein Schaltventil 76 angeordnet.
  • Wenn ein Sitzheizbetrieb zum Heizen des Sitzes 57 durchgeführt wird, wird ein von einem Hauptkanal 78 des Kühlwasserkreises C für die Wärme erzeugenden Elemente abgezweigter Kanal 77 durch das Schaltventil 76 geöffnet, und der Hauptkanal 78 des Kühlwasserkreises C wird geschlossen. In diesem Fall wird ein Hochtemperatur-Wasser von der Auslassseite der Kühleinheiten 14, 15 in den Heizkörper 75 eingeleitet, um so den Sitz 57 mittels des Kühlwassers (heißes Wasser) als Heizquelle zu heizen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann der Heizkörper 75 so angeordnet sein, dass er den Sitz 57 direkt heizt, oder er kann so angeordnet sein, dass er die Luft heizt, die aus Löchern einer Sitzfläche des Sitzes 57 geblasen wird.
  • (Siebzehntes Ausführungsbeispiel)
  • 19 zeigt eine Kühlkonstruktion des siebzehnten Ausführungsbeispiels. Im siebzehnten Ausführungsbeispiel ist das in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Thermostat (T/S) 34 an einer Auslassseite des Heizkerns 6 in dem Motorkühlwasserkreis A angeordnet.
  • Im siebzehnten Ausführungsbeispiel öffnet das Thermostat (T/S) 34 den Verbindungskanal 36 bis die Kühlwassertemperatur an der Auslassseite des Heizkerns 6 auf eine vorbestimmte Temperatur (z.B. 40–50°C) gestiegen ist, sodass die Auslassseite des Heizkerns 6 mit dem Verbindungskanal 36 in Verbindung steht.
  • Wenn die Kühlwassertemperatur an der Auslassseite des Heizkerns 6 auf die vorbestimmte Temperatur gestiegen ist, schließt der Ventilkörper des Thermostats 34 den Verbindungskanal 36, sodass die Auslassseite des Heizkerns 6 mit der Wasseransaugseite der Wasserpumpe (W/P) 2 in Verbindung steht.
  • Außerdem ist eine Auslassseite der Wasserpumpe 33 des Kühlwasserkreises C mit einer Auslassseite des Thermostats 34 des Motorkühlwasserkreises A durch einen Verbindungskanal 35 verbunden.
  • Gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel öffnet das Thermostat 34 den Verbindungskanal 36 bis die Kühlwassertemperatur des Heizkerns 6 auf die vorbestimmte Temperatur (z.B. 40–50°C) gestiegen ist. In diesem Fall strömt das Kühlwasser im Kühlwasserkreis C in der Reihenfolge der Auslassseite der Wasserpumpe 33 → des Verbindungskanals 35 → der Wasserpumpe 2 des Motorkühlwasserkreises A → des Motors 1 → des Heizkerns 6 → des Thermostats 34 → des Verbindungskanals 36 → des Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 → der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15 → der Saugseite der Wasserpumpe 33. Deshalb steigt die Temperatur des Kühlwassers durch Absorbieren von Wärme in der ersten und der zweiten Kühleinheit 14, 15, und das Kühlwasser nach der Temperaturerhöhung strömt in die Saugseite der Wasserpumpe 2 des Motorkühlwasserkreises A.
  • Somit werden das Kühlwasser des Motorkühlwasserkreises A und das Kühlwasser des Motorkühlwasserkreises C für das Wärme erzeugende Element gemischt, um so einen Anstieg der Kühlwassertemperatur im Motorkühlwasserkreis A zu vereinfachen. Als Ergebnis kann in einer kalten Umgebung im Winter das Erwärmen des Fahrzeugmotors 1 erleichtert werden und Heizeffekte zum Heizen des Fahrgastraums durch den Heizkern 6 können vereinfacht werden.
  • Bei der Kühlkonstruktion des siebzehnten Ausführungsbeispiels haben die anderen Teile, die durch die gleichen Bezugsziffern wie jene der Kühlkonstruktion in 1 gekennzeichnet sind, die gleichen Funktionen wie jene der Kühlkonstruktion in 1.
  • (Weitere Ausführungsbeispiele)
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen davon unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sein werden.
  • Zum Beispiel sind in dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel die Kühlkanäle 24, 27 zwischen benachbarten Batterieteilen 16 vorgesehen. Jedoch können die Kühlkanäle 24, 27 auch nur an Endabschnitten der Batterieteile 16 in der Schichtungsrichtung angeordnet werden. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Batterieteile 16, die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 als mehrere Wärme erzeugende Elemente kombiniert. Jedoch können auch nur die Gleichspannungswandler 19, 20 und das elektrische Element 21 als die mehreren Wärme erzeugenden Elemente kombiniert werden.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Kühleinheiten 14, 15 unter einem Beifahrersitz des Fahrzeugs montiert werden, wenn die Kapazität der Batterie klein ist und können unter sowohl einem Fahrersitz als auch dem Beifahrersitz des Fahrzeugs montiert werden, wenn die Kapazität der Batterie groß ist.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird Wasser, Kältemittel und/oder Luft als das durch die Kühlkanäle 24, 27, 32 der Kühleinheiten 14, 15 strömende Kühlfluid verwendet. Jedoch kann auch ein anderes Kühlfluid wie beispielsweise ein Öl in den Kühleinheiten 14, 15 verwendet werden.
  • In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel kann selbst in einem Zustand, wenn die Klimaanlage nicht in Betrieb ist und der Kompressor 7 des Kühlkreises B abgeschaltet ist, der Kompressor 7 zwangsweise in Betrieb gesetzt werden, sodass das Kühlwasser durch das Niedertemperatur-Kältemittel in dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 37 schnell gekühlt werden kann.
  • Außerdem ist das oben beschriebene Thermostat 34 aus einem auf Wärme ansprechenden Ventil konstruiert, das basierend auf der Kühlwassertemperatur betrieben wird. Jedoch kann das Thermostat 34 auch aus einem elektrischen Ventil aufgebaut sein, das entsprechend der Kühlwassertemperatur elektrisch betrieben wird.
  • Während die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele davon beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele und Konstruktionen beschränkt ist. Die Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Während die verschiedenen Elemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die bevorzugt sind, liegen außerdem weitere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder nur einem Element ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.
    •

Claims (21)

  1. Kühlkonstruktion, mit mehreren Wärme erzeugenden Elementen (16, 19-21), die jeweils eine Plattenform haben, wobei die Wärme erzeugenden Elemente in einer Plattendickenrichtung so angeordnet sind, dass sie vorbestimmte Räume zum Bilden von Fluidkanälen (24, 27, 32) haben, die jeweils zwischen benachbarten Wärme erzeugenden Elementen vorgesehen sind; und die Fluidkanäle vorgesehen sind, um ein Fluid zum Kühlen der Wärme erzeugenden Elemente passieren zu lassen.
  2. Kühlkonstruktion, mit mehreren Wärme erzeugenden Elementen (16, 19-21), die jeweils eine Plattenform haben; und mehreren Wärmetauschplattenelementen (51, 52), die so angeordnet sind, dass sie mehrere Aufnahmeräume (55) zum Aufnehmen der Wärme erzeugenden Elemente und mehrere Fluidkanäle (24, 27, 32), durch welche ein Fluid strömt, haben, wobei die Wärme erzeugenden Elemente in den Aufnahmeräumen so angeordnet sind, dass sie durch das durch die Fluidkanäle strömende Fluid von zwei Seiten jedes Wärme erzeugenden Elements durch die Wärmetauschplattenelemente gekühlt werden.
  3. Kühlkonstruktion nach Anspruch 2, ferner mit einem elektrischen Isolierelement (56), das zwischen zwei Elementen der Wärme erzeugenden Elemente und der Wärmetauschplattenelemente eingefügt ist, wobei die Wärme erzeugenden Elemente elektrische Elemente sind.
  4. Kühlkonstruktion nach Anspruch 2 oder 3, ferner mit einem Federelement (61), das angeordnet ist, um eine Federkraft in einer Richtung zum Druckkontakt der Wärme erzeugenden Elemente und der Wärmetauschplattenelemente miteinander zu erzeugen.
  5. Kühlkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einem Gehäuse (17, 18), in dem alle Wärme erzeugenden Elemente aufgenommen sind.
  6. Kühlkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Wärme erzeugenden Elemente wenigstens ein erstes und ein zweites unterschiedliches Wärme erzeugendes Element (16, 19-21) enthalten, die etwa gleiche Plattenflächen besitzen.
  7. Kühlkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Wärme erzeugenden Elemente wenigstens ein erstes Wärme erzeugendes Element (16), das niedriger als eine erste Steuertemperatur betrieben werden soll, und ein zweites Wärme erzeugendes Element (19-21), das niedriger als eine zweite Steuertemperatur höher als die erste Steuertemperatur betrieben werden soll, enthalten.
  8. Kühlkonstruktion nach Anspruch 7, ferner mit einem Wärmeisolierelement (62) das anstelle eines der Wärme erzeugenden Elemente zwischen dem ersten Wärme erzeugenden Element und dem zweiten Wärme erzeugenden Element angeordnet ist.
  9. Kühlkonstruktion nach Anspruch 7 oder 8, bei welcher das zweite Wärme erzeugende Element in einer Strömungsrichtung des Fluids stromab des ersten Wärme erzeugenden Elements angeordnet ist.
  10. Kühlkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Wärme erzeugenden Elemente mehrere erste Wärme erzeugende Elemente (16), die niedriger als eine erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, und mehrere zweite Wärme erzeugenden Elemente (19-21), die niedriger als eine zweite Steuertemperatur höher als die erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, enthalten; und eine Anzahl der Fluidkanäle zwischen den ersten Wärme erzeugenden Elementen größer als eine Anzahl der Fluidkanäle zwischen den zweiten Wärme erzeugenden Elementen ist.
  11. Kühlkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Wärme erzeugenden Elemente mehrere erste Wärme erzeugende Elemente (16), die niedriger als eine erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, und mehrere zweite Wärme erzeugende Elemente (19-21), die niedriger als eine zweite Steuertemperatur höher als die erste Steuertemperatur betrieben werden sollen, enthalten, wobei die Kühlkonstruktion ferner eine Fluidratenveränderungseinrichtung zum Einstellen einer Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in den Fluidkanälen zwischen den zweiten Wärme erzeugenden Elementen höher als eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in den Fluidkanälen zwischen den ersten Wärme erzeugenden Elementen aufweist.
  12. Kühlkonstruktion nach Anspruch 11, bei welcher die zweiten Wärme erzeugenden Elemente (19-21) in einer Strömungsrichtung des Fluids stromab der ersten Wärme erzeugenden Elemente (16) angeordnet sind.
  13. Kühlkonstruktion nach Anspruch 11, bei welcher eine Gesamtkanalquerschnittsfläche der Fluidkanäle zwischen den zweiten Wärme erzeugenden Elementen (19-21) kleiner als eine Gesamtkanalquerschnittsfläche der Fluidkanäle zwischen den ersten Wärme erzeugenden Elementen 116) ist.
  14. Kühlkonstruktion nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei welcher das erste Wärme erzeugende Element ein Batterieteil (16) ist, das zweite Wärme erzeugende Element ein Gleichspannungswandler (19, 20) ist, und das Fluid Wasser ist.
  15. Kühlkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das durch die Fluidkanäle strömende Fluid Wasser ist, ferner mit wenigstens einem in einem Wasserkreis (C) angeordneten Kühler zum Kühlen des zum Fluidkanal strömenden Wassers durch Wärmeaustausch mit Luft sowie einem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher (37) zum Kühlen des zu den Fluidkanälen strömenden Wassers durch einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in einem Kühlkreis (B).
  16. Kühlkonstruktion nach Anspruch 7, bei welcher das erste Wärme erzeugende Element ein Batterieteil ist, das zweite Wärme erzeugende Element ein Gleichspannungswandler (19, 20) ist, und das Fluid Luft ist.
  17. Kühlkonstruktion nach Anspruch 16, bei welcher das Fluid Luft innerhalb eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs ist.
  18. Kühlkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Gehäuse (17, 18) zum Aufnehmen der Wärme erzeugenden Elemente, wobei das Gehäuse unter einem Sitz eines Fahrzeugs angeordnet ist.
  19. Kühlkonstruktion nach Anspruch 14, ferner mit einem Heizkörper (75), der zum Heizen eines Sitzes eines Fahrzeugs mittels Wasser aus den Fluidkanälen als Heizquelle angeordnet ist.
  20. Kühlkonstruktion nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Fluid Wasser ist, wobei die Kühlkonstruktion weiter eine Kanalschalteinrichtung (34) zum Schalten der Fluidkanäle derart, dass durch das erste Wärme erzeugende Element und das zweite Wärme erzeugende Element auf eine vorbestimmte Temperatur geheiztes Wasser in einen Motorkühlwasserkreis (A) zum Kühlen eines Fahrzeugmotors strömt, aufweist.
  21. Kühlkonstruktion nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei welcher das Fluid Wasser ist, wobei die Kühlkonstruktion weiter eine Kanalschalteinrichtung (34) zum Schalten von Fluidkanälen derart, dass durch das zweite Wärme erzeugende Element geheiztes Wasser direkt zum ersten Wärme erzeugenden Element zurückkehrt, aufweist.
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